一种固定式自动体积测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种固定式自动体积测量系统及其测量方法。本发明专利技术是一个基于多传感器集成的自动化测量计算系统，系统主要由多传感器同步控制采集器控制标签阅读器、高速激光扫描仪并和工控机同步通信实现数据采集。采集后的数据经过控制器初步处理，过滤掉无效的数据且利用实时时间授时标记后，迅速传输到工控机，通过运行于工控机上的计算处理软件，借助三维坐标计算算法计算三维坐标，结合三维建模算法进行车载物料堆体建模，然后计算出被测车载物料体积。因此，本发明专利技术具有如下优点：1.能够快速、自动识别物料运输车辆的方法替代传统的全天候值守、手工记录运输车辆；2.快速、准确测量车载物料体积；3.有效管理物料运输车辆及物料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种体积测量系统及其测量方法，尤其是涉及。
技术介绍
对于需要购入或者售出如沙料、煤炭、矿料等大批量散货的企业，常采用大型车辆运载散货物料，然后根据车载物料的体积进行交易。车载散货物料体积的获取一般有如下几种方法(I)基于车辆车厢承载容量和物料装载情况人为估算出物料体积，该方法需要知道不同车辆的车厢额定承载容量，且车辆实际的物料装载量具有随机性，因此该方法精度低、人为因素大；(2)基于车载物料重量得出物料体积，该方法采用地磅称重仪等称重设备分别测量车辆满载和空载两种情况下的重量，两次重量的差值即为车载物料的实际重量，然后结合物料密度即可得出物料体积，该方法需要知道每种物料的确切密度，在密度未知的情况下需要人工标定物料密度，地磅称重仪测重时也存在误差，必须每隔一段时间就对设备进行校准，否则误差会累计增大，同时该方法需要手工记录每辆物料运输车的信息，因此该方法稳定性较差、人为因素大。随着科技的发展，微处理器的速度、传感器的精度、网络的稳定性都已有了大幅度的提高，未来工业测量系统将向智能化、高精度、高稳定性方向发展，车载物料体积的测量也不例外。当前已知类似的技术方法有A.打点式堆体体积测量法，该方法采用测距传感器，通过多次人工定点测量，然后通过三维建模，算出堆体体积。此方法用于测量车载物料体积时，优点在于成本较低，但人工操作复杂，且测量精度较低。B.超声波断面扫描法这种方法是将观测对象沿一边方向分成若干个段单元，利用超声波通过不通介质具有不同反射的特性，对每段单元的每个断面进行扫描，分析计算断面的扫描面积，从而求出整个观测对象体积。一方面，该方法自动化程度和技术含量都很高，但是成本也比较高；另一方面，由于散货物料的不均匀和超声波在不同介质中反射不一致，而带来较大测量误差影响测算精度。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能够快速、自动识别物料运输车辆的方法替代传统的全天候值守、手工记录运输车辆的。本专利技术还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种快速、准确测量车载物料体积的。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种固定式自动体积测量系统，其特征在于，包括车辆识别系统实时识别需被测量的物料运输车，并向采集系统发送识别信息；扫描系统包括至少一个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪，对物料运输车进行快速扫描，并向采集系统输出扫描数据；采集系统接收车辆识别系统发送的信息，控制扫描系统的运转，接收扫描系统发送的数据，并实时把数据发送到数据处理系统；数据处理系统接收采集系统发送的数据，对数据进行处理，生成系统测量结果，并把测量结果发送给管理系统；管理系统接收车辆识别系统和处理系统分别发送的车辆识别信息和计算结果，并建立对应关系以对车辆和物料运输信息进行管理；供电系统为采集系统、车辆识别系统、扫描系统以及管理系统供电。在上述的一种固定式自动体积测量系统，所述扫描系统包括两个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪以及第二激光雷达扫描仪；所述第一激光雷达扫描仪固定在被检测车辆所在的两条车道中线并位于被检测车辆上方；所述第二激光雷达扫描仪固定在两条车道的中线上并位于被检测车辆下方地面。在上述的一种固定式自动体积测量系统，所述扫描系统包括三个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪、第二激光雷达扫描仪以及第三激光雷达扫描仪；所述第一激光雷达扫描仪和第二激光雷达扫描仪分别位于同被检测的两条车道同平面的被检测车辆上方，并且第一激光雷达扫描仪和第二激光雷达扫描仪位于同一直线上；所述第三激光雷达扫描仪设置在与两条车道的中线同平面的被检测车辆上方。—种固定式自动体积测量系统的测量方法，其特征在于，基于扫描系统包括一个激光雷达扫描仪，并采用公式 V沙料体积=V被测车辆满载测量所得体积-V被测车辆空载测量所得体积；包括以下步骤 步骤I，建立车载物料堆体坐标系基于云台360°C旋转扫描，其相当于把车载物料视为圆形堆体，依据测量原理，建立堆场计算用三维坐标系定义L为激光扫描仪到云台旋转中心的距离，D为激光扫描仪测距值即被测点到扫描仪的距离为激光扫描仪到地面的高度；a为激光扫描仪与水平面的夹角；Y为扫描断面与X轴方向的夹角；0为扫描断面与激光扫描仪的夹角，此角度与扫描方向有关。步骤2，根据堆场计算模型，距离传感器返回的距离X、激光扫描仪的安装高度H、堆取料机大臂的长度L参数，对于圆形堆场三维点坐标，即X，Y，Z，的计算公式可以推导如下权利要求1.ー种固定式自动体积测量系统，其特征在于，包括 车辆识别系统实时识别需被测量的物料运输车，井向采集系统发送识别信息； 扫描系统包括至少ー个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪，对物料运输车进行快速扫描，并向采集系统输出扫描数据； 采集系统接收车辆识别系统发送的信息，控制扫描系统的运转，接收扫描系统发送的数据，并实时把数据发送到数据处理系统； 数据处理系统接收采集系统发送的数据，对数据进行处理，生成系统测量结果，并把測量结果发送给管理系统； 管理系统接收车辆识别系统和处理系统分别发送的车辆识别信息和计算結果，并建立对应关系以对车辆和物料运输信息进行管理； 供电系统为采集系统、车辆识别系统、扫描系统以及管理系统供电。2.根据权利要求I所述的ー种固定式自动体积测量系统，其特征在于，所述扫描系统包括两个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪以及第ニ激光雷达扫描仪；所述第一激光雷达扫描仪固定在被检测车辆所在的两条车道中线并位于被检测车辆上方；所述第二激光雷达扫描仪固定在两条车道的中线上并位于并位于被检测车辆下方地面。3.根据权利要求I所述的ー种固定式自动体积测量系统，其特征在于，所述扫描系统包括三个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪、第二激光雷达扫描仪以及第三激光雷达扫描仪；所述第一激光雷达扫描仪和第二激光雷达扫描仪分别位于同被检测的两条车道同平面的被检测车辆上方,并且第一激光雷达扫描仪和第二激光雷达扫描仪位于同一直线上；所述第三激光雷达扫描仪设置在与两条车道的中线同平面的被检测车辆上方。4.一种权利要求I所述的ー种固定式自动体积测量系统的测量方法，其特征在于，基于扫描系统包括一个激光雷达扫描仪，并采用公式V沙料体积=V被测车辆满载测量所得体积-V被测车辆空载测量所得体积；包括以下步骤 步骤I，建立车载物料堆体坐标系 基于云台360°C旋转扫描，其相当于把车载物料视为圆形堆体，依据测量原理，建立堆场计算用三维坐标系定义L为激光扫描仪到云台旋转中心的距离，D为激光扫描仪测距值即被测点到扫描仪的距离为激光扫描仪到地面的高度；α为激光扫描仪与水平面的夹角；Y为扫描断面与X轴方向的夹角；Θ为扫描断面与激光扫描仪的夹角，此角度与扫描方向有关； 步骤2，根据堆场计算模型，距离传感器返回的距离X、激光扫描仪的安装高度H、堆取料机大臂的长度L參数，对于圆形堆场三维点坐标，即X，Y, Ζ，的计算公式可以推导如下5.一种权利要求I所述的ー种固定式自动体积测量系统的测量方法，其特征在于，基于扫描系统包括两个激光雷达扫描仪，并采用公式V沙料体积=V被测车辆满载测量所得体积-V被测车辆空载测量所得体积； 所述第一激光雷达扫描仪用于对车辆进行纵向扫描，第二激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定式自动体积测量系统，其特征在于，包括：车辆识别系统：实时识别需被测量的物料运输车，并向采集系统发送识别信息；扫描系统：包括至少一个激光雷达扫描仪，即第一激光雷达扫描仪，对物料运输车进行快速扫描，并向采集系统输出扫描数据；采集系统：接收车辆识别系统发送的信息，控制扫描系统的运转，接收扫描系统发送的数据，并实时把数据发送到数据处理系统；数据处理系统：接收采集系统发送的数据，对数据进行处理，生成系统测量结果，并把测量结果发送给管理系统；管理系统：接收车辆识别系统和处理系统分别发送的车辆识别信息和计算结果，并建立对应关系以对车辆和物料运输信息进行管理；供电系统：为采集系统、车辆识别系统、扫描系统以及管理系统供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李清泉，何莉，曹民，张德津，张志刚，章丽萍，李庆坤，李辉，文艺，刘觐锋，
申请(专利权)人：武汉武大卓越科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：